André Ferraz.

O presente projeto visa integrar a produção de lignosulfonatos e xilanas em uma biorefinaria de bagaço de cana de açúcar e explorar transformações enzimáticas e químicas dos materiais produzidos para a preparação de adesivos. O desenvolvimento experimental englobará duas vertentes principais: 1) As transformações oxidativas do lignosulfonato e dos ácidos hidroxicinâmicos associados à xilana empregarão lacases, polifenol-oxidases e tirosinases. A execução destas transformações será realizada in situ durante a etapa de colagem de placas de madeira, a fim de avaliar a capacidade de adesão dos materiais reticulados obtidos. A expectativa é que os lignosulfonatos e as xilanas, por serem solúveis em ambiente aquoso, possam infiltrar nos poros das paredes de fibras adjacentes e a sua reticulação enzimática eleve a massa molar da macromolécula, bem como permita a formação de novas ligações covalentes entre o lignosulfonato, a xilana e a lignina presente nas fibras da madeira; 2) Uma alternativa adicional a ser explorada será o emprego dos lignosulfonatos, in natura ou oxidados por via enzimática, como precursores da preparação de resinas epóxi por reação dos mesmos com epicloridrina. As resinas epóxi preparadas serão reticuladas por reação com aminas alifáticas e devem dar origem a resinas termofixas com elevada capacidade adesiva. De uma forma geral, o projeto permitirá desenvolver um modelo de biorrefinaria que inclui a produção de lignosulfonatos e xilanas úteis para a preparação de adesivos de madeira. O emprego destes materiais na adesão de fibras para a produção de aglomerados de fibras ("fiberboards") e madeira compensada ("plywood") está entre as aplicações potenciais dos novos produtos gerados a partir de biomassa vegetal.

O presente projeto tem como objetivo gerar conhecimento integrado sobre as origens da recalcitrância da biomassa de cana-de-açúcar e, em função deste conhecimento, desenhar processos inovadores de conversão de biomassa dentro do conceito contemporâneo das biorrefinarias. A deposição de paredes celulares secundárias será avaliada em função do estágio de maturação das plantas com teores contrastantes de componentes. A microscopia UV será empregada para avaliar o processo de lignificação e a microscopia de fluorescência será empregada para avaliar a deposição de hemicelulose. O processo de lignificação será ainda avaliado pelo nível de expressão de genes codificadores de enzimas envolvidas na biossíntese de monolignóis. Além do monitoramento do processo de síntese da parede celular, será avaliada a digestibilidade direta das amostras geradas frente a enzimas hidrolíticas comerciais. A execução do projeto permitirá uma visão completa sobre o processo de acúmulo de biomassa nas paredes secundárias das células de cana-de-açúcar e dos componentes que causam a recalcitrância da parede celular (lignina, ácidos hidroxicinâmicos e hemicelulose). A contraposição destes dados com a digestibilidade enzimática dos materiais permitirá direcionar as etapas subsequentes de desenho de bioprocessos destinados à conversão da biomassa da cana em produtos de interesse tecnológico dentro do contexto contemporâneo das biorrefinarias. Está previsto que processos amenos de pré-tratamento baseados na ação deslignificante do sulfito alcalino ou na ação seletiva de ácidos diluídos sobre a hemicelulose possam gerar substratos aptos à bioconversão por xilanases para a preparação de oligossacarídeos e por celulases para a produção de hidrolisados fermentescíveis. Novas enzimas hidrolíticas oriundas do estudo da secretômica de basidiomicetos degradadores de madeira serão testadas na digestão dos materiais pré-tratados, visando o desenvolvimento de misturas enzimáticas específicas para cada tipo de material. A avaliação econômica e ambiental de processos desenhados com as bases científicas geradas no projeto permitirá ainda verificar os benefícios obtidos com o emprego de plantas selecionadas por apresentar baixa recalcitrância e como a eficiência de cada pré-tratamento pode ser maximizada a partir do emprego destas plantas

O projeto visa caracterizar palha de cana de açúcar de acordo com a composição química (principais componentes macromoleculares) ao longo de um ciclo anual de produção de açúcar e álcool. As amostras são coletas em 2 usinas de açúcar e álcool, mensalmente, e enviadas ao Laboratório de Ciências da Madeira, Depto de Biotecnologia, EEL/USP para a caracterização química. Amostras selecionas são caracterizadas quanto as características microscópicas e micro-espectrofotométricas UV

O presente projeto aborda o estudo da distribuição topoquímica da lignina e dos ácidos hidroxicinâmicos na parede celular de materiais lignocelulósicos. Pretende-se desenvolver métodos que permitam determinar as concentrações relativas e as características estruturais da lignina a partir da análise microlocalizada na região do UV/visível. Para isso será empregado um microscópio ótico habilitado para operar na região do ultravioleta (Zeiss/J&M). A técnica permite ainda o mapeamento de áreas pré-definidas nas amostras a partir de um sistema automatizado de varredura, o que proporciona imagens da distribuição topoquímica da lignina e dos ácidos hidroxicinâmicos nas paredes celulares dos materiais analisados. Os materiais a serem caracterizados correspondem a amostras de cana-de-açúcar representando variedades comerciais e 11 híbridos pré-selecionados por apresentarem teores variados de lignina, extrativos e ácidos hidroxicinâmicos. Amostras com teores reduzidos de lignina também serão preparadas a partir das variedades comerciais utilizando reações químicas de deslignificação seletiva. Todas as amostras em estudo também serão avaliadas quanto à digestibilidade frente a uma mistura de celulases comerciais com o objetivo de correlacionar a recalcitrância dos diferentes tipos celulares com a respectiva abundância e distribuição topoquímica de lignina e ácidos hidroxicinâmicos detectados por via micro-espectrofotométrica.

O presente projeto aborda o estudo da distribuição topoquímica da lignina na parede celular de materiais lignocelulósicos por meio da caracterização micro-espectrofotométrica. Pretende-se desenvolver métodos que permitam determinar as concentrações relativas e as características estruturais da lignina a partir da análise microlocalizada na região do UV/visível. Para isso será empregado um microscópio ótico (Zeiss/J&M) habilitado para operar na região do ultravioleta a partir da substituição de componentes de vidro por de quartzo. Além disso, o microscópio conta com sistema de mapeamento automatizado de áreas pré-definidas, o que permite gerar imagens da distribuição topoquímica da lignina nas paredes celulares dos materiais analisados, usando leitura em comprimento de onda fixado em 280 nm. Os materiais a serem caracterizados correspondem a um grande grupo de amostras de madeiras submetidas aos processos de biopolpação e também um conjunto de amostras de cana-de-açúcar, cujos teores de lignina serão alterados por via química seletiva ou a partir da seleção de variedades híbridas que apresentam teor reduzido de lignina. Nos dois casos, o objetivo final é avaliar as restrições impostas pela lignina da parede celular aos processos de digestão enzimática, quer em sistemas in vivo (biopolpação) ou em sistemas in vitro (digestão por enzimas hidrolíticas)

O projeto envolveu a avaliação do potencial de aplicação dos sistemas Lacase/mediador, Manganês Peroxidases e sistemas biomiméticos de peroxidação de lipídeos como agentes deslignificantes de polpas kraft não branqueadas

The present project proposes the development of a new concept for saccharification of the polysaccharides found in the sugarcane bagasse based on the enzymatic hydrolysis of forthcoming plants down regulated on lignin biosynthesis. The hypothesis is that once a sugarcane bagasse with reduced lignin content would be available, the hydrolysis of the entire polysaccharide fraction could be performed at mild conditions. Nowadays, the methods used in the pre-treatment of lignocellulosic materials, which precedes the advantageous enzymatic hydrolysis (selective and performed at low temperature), are quite harsh and inevitably lead to degradation and loss of valuable carbohydrates. Moreover, they are generally energy-intensive and generate undesirable by-products, which significantly add processing costs. To check on this hypothesis, the present proposal plan to prepare sugar cane bagasse samples with progressively reduced lignin contents by using a selective chemical step followed by mechanical fiberizing. These bagasse samples would serve as models to find the desirable characteristics, mainly in terms of lignin content, lignin topochemistry and cell wall porosity, necessary to minimize the harshness or abolish the treatment that precedes the enzymatic hydrolysis of the available polysaccharides, namely hemicellulose and cellulose. A subsequent step will be the evaluation of the plants with decreased lignin contents from studies involving down-regulation of lignin biosynthesis or from hybrids selected for low lignin contents

O projeto avalia o papel das reações de peroxidação de lipídeos na biodegradação de madeira por Ceriporiopsis subvermispora. Será determinada a atividade pró-oxidante de extratos de cultivos de C. subvermispo. A atividade pró-oxidante será determinada em cultivos que, em experimentos anteriores, mostraram níveis diferenciados para as atividades de enzimas oxidativas como a Manganês-peroxidase e a Lacase. Serão ainda realizados ensaios de degradação in vitro de um composto modelo de lignina e de madeira moída, livre de extrativos. Esses experimentos pretendem verificar se a reação de peroxidação de lipídeos catalisada pelos extratos dos cultivos de C. subvermispora proporciona a degradação de lignina e quais são as reações efetivamente ocorridas.

O projeto aborda o papel das reações de peroxidação de lipídeos na biodegradação de madeira por Ceriporiopsis subvermispora. Será determinada a atividade pró-oxidante de extratos de cultivos de C. subvermispora sobre madeira de Eucalyptus grandis. A atividade pró-oxidante será determinada utilizando ácido linoleico como substrato e extratos contendo as enzimas secretadas pelo fungo, bem como extratos aquosos dos quais as enzimas foram eliminadas por um processo de ultrafiltração através de membrana seletiva com retenção de moléculas maiores que 20 kDa. A atividade pró-oxidante será determinada em cultivos que, em experimentos anteriores, mostraram níveis diferenciados para as atividades de enzimas oxidativas como a Manganês-peroxidase e a Lacase. Serão ainda realizados ensaios de degradação in vitro de um composto modelo de lignina solúvel em água para verificar se a reação de peroxidação de lipídeos catalisada pelos extratos dos cultivos de C. subvermispora proporciona efetivamente a degradação de lignina.

O projeto proposto pretende avaliar o papel das reações de peroxidação de lipídeos na biodegradação de madeira por Ceriporiopsis subvermispora. Será determinada a atividade pró-oxidante de extratos de cultivos de C. subvermispora sobre madeira de Eucalyptus grandis e Pinus taeda. A atividade pró-oxidante será determinada utilizando ácido linoleico como substrato e extratos contendo as enzimas secretadas pelo fungo, bem como extratos aquosos dos quais as enzimas foram eliminadas por um processo de ultrafiltração através de membrana seletiva com retenção de moléculas maiores que 20 kDa. A atividade pró-oxidante será determinada em cultivos que, em experimentos anteriores, mostraram níveis diferenciados para as atividades de enzimas oxidativas como a Manganês-peroxidase e a Lacase. Serão ainda realizados ensaios de degradação in vitro de um composto modelo de lignina solúvel em água para verificar se a reação de peroxidação de lipídeos catalisada pelos extratos dos cultivos de C. subvermispora proporciona efetivamente a degradação de lignina.

O projeto envolve o estudo da biodegradação de madeira e a avaliação dos mecanismos químicos e bioquímicos envolvidos no processo. Na etapa de biodegradação da madeira pretende-se estudar condições de biotratamento que induzam a expressão diferenciada de metabólitos extracelulares; como essas alterações afetam a despolimerização da lignina e a resposta da madeira biotratada frente a processos de polpação química de alto rendimento e quimiomecânica.

Colaboração no desenho, desenvolvimento e teste de uma planta piloto destinada a biotratar 50 ton de cavacos de Eucalipto por batelada

Projeto de manutenção de cromatógrafo a gás acoplado a espectrômetro de massas (GCQ - Finnigan Mat). Substituição de multiplicadora, limpeza do sistema de alto vácuo, upgrade de software e hardware.

O projeto proposto envolve o estudo da biodegradação de madeira e sua aplicação no processo tecnológico da biopolpação. Serão realizados estudos que envolvem desde o processo biodegradativo até a avaliação da qualidade da biopolpa preparada. Na etapa de biodegradação da madeira pretende-se estudar: diferentes espécies de fungos e condições de biotratamento que induzam a expressão diferenciada de metabólitos extracelulares; como essas alterações afetam a despolimerização da lignina e a resposta da madeira biotratada frente a processos de polpação química de alto rendimento e quimiomecânica; técnicas de produção de inóculo fúngico e indução de clamidospóros baseadas em substratos de baixo custo e; ampliação de escala da fermentação em meio sólido para biorreatores de 14 kg de madeira (base seca). Na etapa de polpação das madeiras biotratadas pretende-se estudar novos processos que associam um tratamento químico brando seguido de desfibramento mecânico e a polpação kraft de alto rendimento, além de avaliar as causas do escurecimento das biopolpas mecânicas e quimiomecânicas.

O objetivo principal desse projeto é estudar a biodegradação de madeira e sua aplicação no processo de biopolpação. A abordagem pretendida envolve a biodegradação ?in vitro? de Pinus taeda por dois fungos de decomposição branca, Ceriporiopsis subvermispora e Ganoderma australe, que degradam madeira de forma não erosiva e aparentemente por mecanismos químicos e bioquímicos diferenciados.

O tema de estudo será abordado como uma continuidade dos trabalhos já realizados na área pelo próprio grupo. Nesse próximo período, pretende-se estender o estudo já realizado comparando-se agora fungos e processos biodegradativos que anteriormente já demonstraram êxito no processo tecnológico da biopolpação ou como exemplos de biodegradação seletiva de lignina, mas que ocasionam a biodegradação através de mecanismos químicos e bioquímicos provavelmente diferenciados. Também estaremos abrangendo os aspectos bioquímicos envolvidos no processo biodegradativo através da quantificação de enzimas e outros metabólitos extracelulares produzidos durante a biodegradação da madeira.

Projeto de transferência de tecnologia da Biopolpação para empresas do setor de celulose e papel no Brasil.
EMPRESA INTERNACIONAL ENVOLVIDA, SEM CNPJ: Biopulping International INC
O projeto consistiu em biotratar cavacos de madeira fornecidos por diversas empresas brasileiras e re-enviá-los para avaliação nos laboratórios de desenvolvimento das próprias empresas.
O término do projeto consistiu em uma avaliação/discussão ampla dos resultados gerados durante um Workshop realizado no hotel Clube dos 500 em Guartinguetá, SP

Bolsa de produtividade em pesquisa, nível 2B

Projeto de infra-estrutura destinado a reforma e reaparelhamento de laboratórios de pesquisa

Bolsa de produtividade em pesquisa, nível 2B

Projeto institucional destinado a aquisição de equipamentos de grande porte:
Cromatógrafo a gás acoplado a espectrômetro de massas e UV/Visível

Bolsa de produtividade em pesquisa, nível 2B

Projeto de infra-estrutura destinado a aquisição de equipamentos para as bibliotecas da Faculdade de Engenharia Química de Lorena

Pós-doutorado realizado na Universidad de Concepcíon, Chile. O projeto abordou o estudo da biodegradação de madeira combinada com processos de polpação organosolv.

Projeto de pesquisa referente ao uso da espectroscopia FTIR para a caracterização de madeiras biodegradadas

Bolsa de produtividade em pesquisa, nível 2C